JP4323325B2 - 内燃機関のための燃料インジェクタ - Google Patents
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Description
(a)入口端部と出口端部とを有し、セラミックス、ポリマー、メタルおよびそれらの合成物からなる群から選択される材料から生成されるモノリシック本体または多層セラミック本体内に形成されるチャンネルを備える少なくとも一つの細管流路と;
(b)液体燃料源と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路の前記入口端部を配置し、実質的に液体状態の前記液体燃料を導入する流体制御バルブと;
(c)前記少なくとも一つの細管流路に沿って配置され、前記液体状態から気体状態に少なくともそれらの一部分が変化するのに十分なレベルに前記少なくとも一つの細管流路の前記液体燃料を加熱し、前記少なくとも一つの細管流路の前記出口端部から実質的に気化された燃料の流れを噴出するように作動可能である熱源と、
を備えている、内燃機関に使用される液体燃料を気化する燃料インジェクタに向けられている。
(a)複数の燃料インジェクタであって、それぞれが、(i)入口端部と出口端部とを有し、セラミックス、ポリマー、メタルおよびそれらの合成物からなる群から選択される材料から生成されるモノリシック本体または多層セラミック本体内に形成されるチャンネルを備える少なくとも一つの細管流路と;(ii)液体燃料源と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路の前記入口端部を配置し、実質的に液体状態の前記液体燃料を導入する流体制御バルブと;(iii)前記少なくとも一つの細管流路に沿って配置され、前記液体状態から気体状態に少なくともそれらの一部分が変化するのに十分なレベルに前記少なくとも一つの細管流路の前記液体燃料を加熱し、前記少なくとも一つの細管流路の前記出口端部から実質的に気化された燃料の流れを噴出するように作動可能である熱源を備える燃料インジェクタと;
(b)前記複数の燃料インジェクタと流体連通する液体燃料供給システムと;
(c)前記複数の燃料インジェクタへの燃料の供給を制御するコントローラと、
を備えている、内燃機関に使用される燃料システムに向けられている。
(a)燃料インジェクタの少なくとも一つの細管流路に液体燃料を供給するステップと;
(b)前記少なくとも一つの細管流路の前記液体燃料を加熱することによって、実質的に気化された燃料の流れが前記少なくとも一つの細管流路の出口を通過するステップと;
(c)前記内燃機関の燃焼室に前記気化された燃料を噴出させるステップと
を含み、
前記細管流路が、セラミックス、ポリマー、メタルおよびそれらの合成物からなる群から選択される材料から生成されるモノリシック本体または多層セラミック本体内に形成されるチャンネルを備えている内燃機関に燃料を噴出させる方法に向けられている。
JP8ジェット燃料は、マイクロダイヤフラムポンプシステムを用いてテストが行われ、定圧で加熱細管流路に燃料を供給することによって気化された。これらのテストにおいて、異なる直径および長さの細管チューブが使用された。チューブは、2.5cmから7.6cm(1インチから3インチ)の長さと、cm(インチ)を単位とする、以下のとおりの内径(ID)および外径(OD):0.025 ID/0.046 OD(0.010 ID/0.018 OD),0.033 ID/0.083 OD(0.013 ID/0.033 OD)、および0.043 ID/0.064 OD(0.017 ID/0.025 OD)を有する304ステンレススチールから構成されている。液体燃料を気化する熱は、メタルチューブの一部を通って電流を通すことによって生成された。飛沫サイズ分配は、Malvenによって製造されるSpray−Techレーザ回折システムを使用して測定された。1.7μmと4.0μmとの間のSauter Mean Diameter(SMD)を有する飛沫が、生成された。SMDは飛沫の直径であり、その表面対容量の比は、スプレー全体のそれと等しく、スプレーの物質伝達特性に関連している。
テストは、再度、マイクロダイヤフラムポンプシステムを用いて、定圧で加熱細管流路に燃料を供給することによって気化されたガソリンを使用して行われた。これらのテストにおいて、異なる直径および長さの細管流路が使用された。以下の表は、様々な細管チューブ構成のための実証的事実を示している。
Ford4.6リットルV8エンジンを使用するテストにおいて、4つのシリンダの1つのバンクは、図1に示されるように、本発明の燃料噴出装置を含むように変更された。細管発熱体は、吸気ポート壁と同一平面に位置決めされた細管の先端に取り付けられ、これは、ストック燃料噴射ノズルの位置である。テストは、連続噴射(100%負荷サイクル)で実行され、したがって、燃料圧力は、燃料気体流量を調整するのに使用された。
テストは、高レベルの堆積物組成を生成すると知られている不添加剤で、硫黄のないベースのガソリンを使用して、加熱細管流路への酸化清掃技術の利点を実証するために行われた。これらのテストに使用された細管流路は、0.058cm(0.023インチ)の内径を有するステンレススチールから構成される、5.1cm(2インチ)の長さの加熱細管チューブである。燃料圧力は、0.7kg/cm2(10psig)に維持された。パワーは、様々なレベルのR/ROを達成するために細管に供給された。式中、Rは加熱細管抵抗、ROは周囲状態における細管抵抗である。
この実施形態は、効果的な添加剤パッケージを使用する商用銘柄のガソリンが使用されるとき、詰まりが実施形態4の加熱細管流路におけるひどさよりもだいぶ少ないことを実証する。図17に示されるように、燃料流量の10%未満の減少が、ほぼ4時間ほど装置を運転した後、被られた。
様々なガソリンおよび詰まりへの洗浄力のある添加剤の影響力を比較するために、5つのテスト燃料が、実施形態4の加熱細管流路で運転された。テストされた燃料は、300ppm硫黄を含有する不添加剤のベースのガソリンと、硫黄を含有しない不添加剤のベースのガソリンと、添加される市販のアフターマーケット添加剤(添加剤A)を有する硫黄のないベースのガソリンと、添加される別の市販のアフターマーケット添加剤(添加剤B)を有する硫黄のないベースのガソリンとを含んでいる。
この実施例では、不添加剤のジェット燃料(JP−8)で作動する細管流路の使用時中の作動を、0.036cm(0.014インチ)のIDと5.1cm(2インチ)の長さとを有する細管流路において作動される不添加剤のNo.2ディーゼル燃料で作動する同じ細管流路と比較する。燃料圧力は、1.1kg/cm2(15psig)にセットされた。パワーは、1.19のR/ROのレベルを達成するために細管に供給された。式中、Rは加熱細管抵抗、ROは周囲状態における細管抵抗である。
テストは、高レベルの堆積物組成を生成すると知られている不添加剤のNO.2ディーゼル燃料を使用する加熱細管流路への酸化清掃技術の有効性を評価するために行われた。これらのテストに使用された細管流路は、0.036cm(0.014インチ)の内径を有するステンレススチールから構成される、5.1cm(2インチ)の長さの加熱細管チューブであった。燃料圧力は、1.1kg/cm2(15psig)に維持された。パワーは、1.19のR/ROのレベルを達成するために細管に供給された。式中、Rは再度、加熱細管抵抗、ROは周囲状態における細管抵抗である。
テストは、加熱細管流路において使用時間中燃料流量への実施例8のNo.2ディーゼル燃料と混合される商用銘柄の汚れ止め清浄力のある添加剤の効果を評価するために行われた。これらのテストに使用された細管流路は、再度、0.036cm(0.014インチ)の内径を有するステンレススチールから構成される、5.1cm(2インチ)の長さの加熱細管チューブであった。燃料圧力は、1.1kg/cm2(15psig)に維持され、パワーは、1.19のR/ROのレベルを達成するために細管に供給された。
Claims (8)
- 内燃機関に使用される液体燃料を気化する燃料インジェクタであって、
(a)入口端部と出口端部とを有し、セラミックス本体内に形成されるチャンネルを備える、2mm未満の液圧直径を有する少なくとも一つの細管流路と、
(b)液体燃料源と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路の前記入口端部を配置し、実質的に液体状態の前記液体燃料を導入する流体制御バルブと、
(c)前記少なくとも一つの細管流路に沿って配置され、前記液体状態から気体状態に少なくともそれらの一部分が変化するのに十分なレベルに前記少なくとも一つの細管流路の前記液体燃料を加熱し、そして、前記少なくとも一つの細管流路の前記出口端部から実質的に気化された燃料の流れを噴出するように作動可能である熱源と、
(d)前記燃料インジェクタの作動の間に形成される堆積物を清掃する手段であって、前記堆積物を清掃する手段は前記流体制御バルブを備え、前記流体制御バルブは溶媒と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路を配置するように作動可能であり、前記溶媒が前記少なくとも一つの細管流路に導入されるときに前記少なくとも一つの細管流路の清掃を行うことが可能である、堆積物を清掃する手段と
を備えている、燃料インジェクタ。 - 前記堆積物を清掃する手段は、前記流体制御バルブと、溶媒と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路を配置する溶媒制御バルブとを備え、前記溶媒制御バルブは、前記少なくとも一つの細管流路の細管流路の一つの端部に配置され、溶媒と流体連通して前記少なくとも一つの細管流路を配置する前記溶媒制御バルブは、前記細管流路への液体燃料の導入または溶媒の導入のいずれかを行えるように作動して、前記溶媒が前記少なくとも一の細管流路に導入されるときに前記細管流路の清掃を行うように作動可能である、請求項1に記載の燃料インジェクタ。
- 前記溶媒は、前記液体燃料源からの液体燃料を備え、前記熱源は、前記細管流路の清掃の間に徐々に前記細管流路の温度を下げるようになっている、請求項1または2に記載の燃料インジェクタ。
- 前記液体燃料の一部を霧化するためにノズルを更に備えている、請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料インジェクタ。
- 前記液体燃料供給源と流体連通して前記入口端部を配置する前記流体制御バルブを活性化するためにソレノイドを更に備えている、請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料インジェクタ。
- 前記流体制御バルブは、前記少なくとも一つの細管流路の前記出口端部を開閉するために、前記少なくとも一つの細管流路の前記出口端部にバルブ要素を有するソレノイド活性化バルブ棒を備えている、請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料インジェクタ。
- 非細管液体燃料流路を更に備え、前記非細管液体燃料流路は入口端部と出口端部とを有し、前記入口端部は前記液体燃料供給源と流体連通し、前記非細管液体燃料流路は前記出口端部に燃料インジェクタノズルを有している、請求項1から6のいずれか1項に記載の燃料インジェクタ。
- 前記熱源は抵抗ヒータを備えている、請求項1から7のいずれか1項に記載の燃料インジェクタ。
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